JP2010192775A - 熱電発電モジュール及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱電発電モジュールを構成する熱電素子と絶縁基板1との熱膨張係数の異なる2つの部材の接合構造において、一方の部材である絶縁基板が有底穴を有し、もう一方の部材である熱電素子が遠心力を付加された状態で溶融及び凝固の過程を経て前記有底穴の内部に成形され、かつ2つの部材間に予め離型層6を少なくとも1層有することで、2つの部材が固着することなく、前記有底穴が該有底穴内に成形された部材を保持可能な形状を有している熱電発電モジュール、及び該熱電発電モジュールの製造方法。
【効果】2つの部材間の熱膨張係数の違いに起因する熱応力が発生しない熱電発電モジュールを提供することができる。
【選択図】図2
Description
(1)熱電発電モジュールを構成する熱電素子と絶縁基板との熱膨張係数の異なる2つの部材の接合構造において、一方の部材である絶縁基板が有底穴を有し、もう一方の部材である熱電素子が遠心力を付加された状態で溶融及び凝固の過程を経て前記有底穴の内部に成形され、かつ2つの部材間に予め離型層を少なくとも1層有することで、2つの部材が固着することなく、更に、前記有底穴が該有底穴内に成形された部材を保持可能な形状を有していることを特徴とする熱電発電モジュール。
(2)前記有底穴が、その上端開口面積よりも大きい下端底面積を有する形状に形成されており、前記成形された部材が、前記有底穴内に保持されている、前記(1)に記載の熱電発電モジュール。
(3)前記有底穴を有する部材が、無機絶縁材料からなる、前記(1)又は(2)に記載の熱電発電モジュール。
(4)前記有底穴内に成形される部材が、熱電材料である、前記(1)から(3)のいずれかに記載の熱電発電モジュール。
(5)前記熱電材料が、ビスマスもしくはテルルを含む材料からなる、前記(4)に記載の熱電発電モジュール。
(6)前記熱電材料が、ケイ素を含む材料からなる、前記(4)に記載の熱電発電モジュール。
(7)前記熱電材料が、酸化物を含む材料からなる、前記(4)に記載の熱電発電モジュール。
(8)前記有底穴内に成形される部材が、厚さ10μmから10mmである、前記(1)から(7)のいずれかに記載の熱電発電モジュール。
(9)前記(1)から(8)のいずれかに記載の熱電発電モジュールの製造方法であって、熱電発電モジュールを構成する熱電素子と絶縁基板との熱膨張係数の異なる2つの部材の接合構造において、一方の部材である絶縁基板に有底穴を形成し、該有底穴に、離型層を介して、もう一方の部材である熱電素子粉末材料を充てんし、これに、遠心力を付加した状態で溶融及び凝固の過程を経て前記有底穴の内部に熱電素子を成形し、かつ2つの部材間に予め離型層を少なくとも1層形成することで、2つの部材を固着することなく、前記有底穴内に保持させることを特徴とする熱電発電モジュールの製造方法。
(10)前記有底穴が、その上端開口面積よりも大きい下端底面積を有する形状に形成されており、前記成形された部材が、前記有底穴内に保持されている、前記(9)に記載の熱電発電モジュールの製造方法。
本発明は、熱電発電モジュールを構成する熱電素子と絶縁基板との熱膨張係数の異なる2つの部材の接合構造において、一方の部材である絶縁基板が有底穴を有し、もう一方の部材である熱電素子が、遠心力を付加された状態で溶融及び凝固のプロセス(以下、本発明では、これを遠心加熱溶融法という。)により、前記有底穴の内部に成形され、かつ2つの部材間に予め離型層を少なくとも1層有することで、2つの部材が固着することなく、前記有底穴が、該有底穴内に成形された部材を保持可能な形状を有していることを特徴とするものである。
(1)絶縁基板と熱電発電素子の熱膨張係数が大きく異なっていても、2つの部材間の熱膨張係数の違いに起因する熱応力は発生しないと共に、熱応力による熱電発電モジュールの破損を防止するための、複雑な構造も必要としない新しい熱電発電モジュールを提供することができる。
(2)熱電素子と絶縁基板を固着させないことにより、熱電素子と絶縁基板間の熱膨張係数の違いによって生じる熱応力の発生を防止し、熱電発電モジュール内での熱応力の発生を低下させることができる。
(3)モジュール構造の複雑化を伴うことなく、熱応力による熱電発電モジュールの破損を防ぐことができるため、前記した各種課題を解決することができる。
(4)本発明は、熱電発電モジュールに好適に適用されるが、熱膨張率の大きく異なる2つの部材が隣り合って形成される同等の構造品において利用することが可能である。
2 p型熱電素子
3 n型熱電素子
4 電極
5 リード線
6 離型層
7 p型熱電素子材料粉末
8 n型熱電素子材料粉末
9 密閉板
10 封止剤
11 加熱ヒーター
12 断熱容器
13 ローター
14 ポケット
15 モーター
16 シャフト
Claims (10)
- 熱電発電モジュールを構成する熱電素子と絶縁基板との熱膨張係数の異なる2つの部材の接合構造において、一方の部材である絶縁基板が有底穴を有し、もう一方の部材である熱電素子が遠心力を付加された状態で溶融及び凝固の過程を経て前記有底穴の内部に成形され、かつ2つの部材間に予め離型層を少なくとも1層有することで、2つの部材が固着することなく、更に、前記有底穴が該有底穴内に成形された部材を保持可能な形状を有していることを特徴とする熱電発電モジュール。
- 前記有底穴が、その上端開口面積よりも大きい下端底面積を有する形状に形成されており、前記成形された部材が、前記有底穴内に保持されている、請求項1に記載の熱電発電モジュール。
- 前記有底穴を有する部材が、無機絶縁材料からなる、請求項1又は2に記載の熱電発電モジュール。
- 前記有底穴内に成形される部材が、熱電材料である、請求項1から3のいずれかに記載の熱電発電モジュール。
- 前記熱電材料が、ビスマスもしくはテルルを含む材料からなる、請求項4に記載の熱電発電モジュール。
- 前記熱電材料が、ケイ素を含む材料からなる、請求項4に記載の熱電発電モジュール。
- 前記熱電材料が、酸化物を含む材料からなる、請求項4に記載の熱電発電モジュール。
- 前記有底穴内に成形される部材が、厚さ10μmから10mmである、請求項1から7のいずれかに記載の熱電発電モジュール。
- 請求項1から9のいずれかに記載の熱電発電モジュールの製造方法であって、熱電発電モジュールを構成する熱電素子と絶縁基板との熱膨張係数の異なる2つの部材の接合構造において、一方の部材である絶縁基板に有底穴を形成し、該有底穴に、離型層を介して、もう一方の部材である熱電素子粉末材料を充てんし、これに、遠心力を付加した状態で溶融及び凝固の過程を経て前記有底穴の内部に熱電素子を成形し、かつ2つの部材間に予め離型層を少なくとも1層形成することで、2つの部材を固着することなく、前記有底穴内に保持させることを特徴とする熱電発電モジュールの製造方法。
- 前記有底穴が、その上端開口面積よりも大きい下端底面積を有する形状に形成されており、前記成形された部材が、前記有底穴内に保持されている、請求項9に記載の熱電発電モジュールの製造方法。
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